KR101559604B1 - Highly electrically conductive surfaces for electrochemical applications - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내부식성 금속 기재의 상면위에 귀금속을 배치하는 것을 포함하는, 전기화학 장치용 전극에 사용될 수 있는 방법에 관한 것이다. 상기 귀금속은 상기 내부식성 금속 기재의 표면상에 열 분무되어 다수의 금속 스플랫을 만들 수 있다. 상기 열 분무는 염 용액 또는 금속 입자 현탁액을 사용할 수 있다. 상기 금속 스플랫을 부착시킨 후에 별도의 결합 공정을 사용하여 상기 내부식성 금속 기재에 대한 상기 금속 스플랫의 접착력을 증가시킬 수 있다. 상기 귀금속의 스플랫과 관련된 표면적은 상기 내부식성 금속 기재의 상면과 관련된 표면적보다 작다. 상기 열 분무 속도를 제어하여 상기 내부식성 금속 기재의 표면적에 대한 상기 금속 스플랫의 표면적의 바람직한 비율을 달성할 수 있다. The present invention relates to a method that can be used in an electrode for an electrochemical device, comprising placing a noble metal on the top surface of a corrosion resistant metal substrate. The noble metal may be thermally sprayed on the surface of the corrosion-resistant metal substrate to form a plurality of metal splats. The thermal spray may be a salt solution or suspension of metal particles. The adhesion of the metal splat to the corrosion resistant metal substrate can be increased by using a separate bonding process after attaching the metal splat. The surface area associated with the splat of the noble metal is less than the surface area associated with the top surface of the corrosion resistant metal substrate. The thermal spray rate can be controlled to achieve a desirable ratio of the surface area of the metal splat to the surface area of the corrosion resistant metal substrate.
Description
본 출원은, 각각 본 명세서에 그 내용 그대로 참고 인용한, 2008년 8월 15일자로 출원된 미국 특허 가출원 일련번호 제 61/089,233호(발명의 명칭: "Method to Produce High Electrical Conductive Surface for Electrochemical Applications"), 2008년 1월 24일자로 출원된 미국 특허 가출원 일련번호 제 61/023,273호(발명의 명칭: "Spray Method for the Formation of High Electrical Conductive Surface for Electrochemical Applications"), 및 2008년 1월 8일자로 출원된 미국 특허 가출원 일련번호 제 61/019,657호(발명의 명칭: "Method of Metal Corrosion Protection for Electrochemical Applications")에 대한 우선권을 주장한다.This application claims the benefit of U.S. Provisional Patent Application Serial No. 61 / 089,233, entitled "Method to Produce High Electrical Conductive Surface for Electrochemical Applications " filed on August 15, 2008, Quot;), U.S. Provisional Patent Application Serial No. 61 / 023,273, entitled " Spray Method for the Formulation of High Electrical Conductivity Surface for Electrochemical Applications, " filed January 24, 2008, No. 61 / 019,657, entitled " Method of Metal Corrosion Protection for Electrochemical Applications, " filed on even date herewith.
본 발명은 전기화학 용도에 사용되는 금속 표면 전도성 및/또는 금속 성분의 내부식성을 향상시키는 방법에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는, 이와 같은 금속 성분의 구성 및 소량의 전도성 물질을 부착시키기 위한 경제적인 가공 방법을 내부식성 금속 기재 표면의 표면 전기 접촉 저항을 감소시키는데 사용하는 용도에 관한 것이다.The present invention relates to a method for improving the corrosion resistance of metal surface conductors and / or metal components used in electrochemical applications, and more particularly, to a method for improving the corrosion resistance of metal components used in electrochemical applications, And to a use of the method for reducing surface electrical contact resistance on the surface of a corrosion resistant metal base.
금속 재료는 전기 화학 용도에 사용되는 다양한 장치, 예를 들면 염소-알칼리(chlor-alkali) 공정에 사용되는 전극 및 저온(양성자 교환막) 및 고온(고체 산화물) 연료 전지에 둘다 사용되는 분리판/배선판에 널리 사용되고 있다. 금속을 주성분으로 하는 부품들이 예컨대 배터리, 전기분해 장치 및 전기화학적 기체 분리 장치에도 사용된다. 이러한 용도 및 유사한 용도에 있어서, 금속계 부품들은 전기화학 장치에서 일어날 수 있는 내부 전기 손실을 줄이고 그와 같은 장치에서 높은 작업 효율을 달성하기 위해 높은 전기 컨덕턴스(또는 낮은 전기 저항)를 갖는 표면을 갖는 것이 바람직하다. 전기화학적 용도에서 일반적으로 당면하게 되는 어려움중 한 가지는, 금속계 부품이 높은 전기 컨덕턴스를 갖는 것외에도 높은 내부식성도 필요로 한다는 점이다.The metal material can be used in a variety of devices used in electrochemical applications, for example, electrodes used in chlor-alkali processes and separator plates / circuit boards used both for low temperature (proton exchange membrane) and high temperature (solid oxide) . Metal-based components are also used, for example, in batteries, electrolytic devices and electrochemical gas separation devices. For these and similar applications, metal-based components have surfaces with high electrical conductance (or low electrical resistance) to reduce internal electrical losses that can occur in electrochemical devices and to achieve high operating efficiencies in such devices desirable. One of the difficulties typically encountered in electrochemical applications is that metallic components require high corrosion resistance as well as high electrical conductance.
금속계 부품을 예를 들어서 크롬 또는 니켈 층과 같은 내부식성 물질로 코팅하는 것이 공업적으로 통상 실행되고 있다. 그러나, 이러한 물질들은 전기화학 장치에서 몇 가지 유형의 극심한 부식 환경에서는 사용할 수가 없다. 귀금속은 탁월한 내부식성을 갖고 높은 전도성도 갖지만, 대용량의 상업 용도에 있어서는 너무 값이 비싼 경향이 있다.Coating of metal-based parts with corrosion-resistant materials such as, for example, chromium or nickel layers is commonly practiced in the industry. However, these materials can not be used in electrochemical devices in some types of extreme corrosive environments. Noble metals have excellent corrosion resistance and high conductivity, but tend to be too expensive for high volume commercial applications.
다른 물질들, 예컨대 티타늄, 지르코늄 및 규소는 특히 적절한 부동태화 처리를 실시한 후에 뛰어난 내부식성을 가질 수 있다. 그러나, 이러한 물질들은 다른 문제점을 갖는다. 예를 들면, 이러한 물질들의 전기 접촉 저항이, 특히 부동태화 이후에, 매우 높다. 더욱이, 이러한 물질들은 값이 너무 비싸고/비싸거나 때때로 가공하기 어려울 때가 있다. 그 결과, 이러한 재료들은 그 상업적인 용도가 제한될 수 있다.Other materials, such as titanium, zirconium and silicon, may have excellent corrosion resistance, particularly after subjected to suitable passivation treatments. However, these materials have other problems. For example, the electrical contact resistance of these materials is very high, especially after passivation. Moreover, these materials are too expensive / expensive or sometimes difficult to process. As a result, these materials may have limited commercial use.
그러므로, 전술한 기재의 전기 전도도 및/또는 내부식성을 향상시키는 전기화학 용도에 사용되는 경제적인 코팅을 제공할 수 있는 기술에 대한 필요성이 존재하는 실정이다. 이와 같은 코팅은 금속계 부품을 갖는 전기화학 용도의 장치들, 예를 들면 연료 전지, 배터리, 전기분해 장치 및 기체 분리 장치에 사용될 수 있다.Therefore, there is a need for a technique that can provide an economical coating for use in electrochemical applications that improve the electrical conductivity and / or corrosion resistance of the above-described substrates. Such coatings can be used in devices for electrochemical applications with metal-based components, such as fuel cells, batteries, electrolysis devices and gas separation devices.
도 1a는 본 발명의 한 실시양태에 의해 내부식성 금속 기재의 표면상에 부착된 다수의 스플랫(splat)을 포함하는 구조물의 횡단면 개요도이다.
도 1b는 도 1a에 도시한 구조물의 평면 개요도이다.
도 2a는 본 발명의 한 실시양태에 의해 내부식성 금속 기재의 표면의 융기된 부분상에 부착된 다수의 스플랫을 포함하는 구조물의 횡단면 개요도이다.
도 2b는 도 2a에 도시한 구조물의 평면 개요도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시양태에 의해 귀금속층을 갖고 내부식성 금속 기재의 표면상에 부착된 다수의 내부식성 입자들을 포함하는 구조물의 횡단면 개요도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시양태에 의해 전도성 질화물 층을 갖고 내부식성 금속 기재의 표면상에 부착된 다수의 내부식성 입자들을 포함하는 구조물의 횡단면 개요도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 한 실시양태에 의해, 다수의 전기전도성 세라믹 입자들 및 내부식성 금속 기재의 표면상에 상기 세라믹 입자들을 결합시키는 내부식성 결합 금속을 갖는 구조물의 횡단면 개요도이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 한 실시양태에 의해 내부식성 금속 기재의 표면상에 부착된 고전기전도성 접촉점으로서의 전기전도성 함유물을 갖는 합금 입자들을 포함하는 구조물의 횡단면 개요도이다.
도 7은 본 발명의 한 실시양태에 의해 내부식성 금속 기재의 표면상에 부착된 촉매상에서 성장한 다수의 탄소 나노튜브를 포함하는 구조물의 횡단면 개요도이다.
도 8은 본 발명의 한 실시양태에 의해, 내부식성 금속 기재의 표면상에 부착되고 내부식성 금속 기재보다 더 우수한 내부식성을 갖는 내부식성 코팅층상의 다수의 전기 전도성 스플랫을 포함하는 구조물의 횡단면 개요도이다.
도 9는 본 발명의 한 실시양태에 의해 티타늄 표면상에 열 분무된 금에 대한 SEM 사진이다.
도 10-11은 각각 본 발명의 한 실시양태에 의해 티타늄 코팅된 스테인레스 스틸 표면상에 열 분무된 금에 대한 SEM 사진 및 광학 현미경 사진이다.
도 12는 본 발명의 한 실시양태에 의해, 표준 SS316(스테인레스 스틸) 표면의 동적 편극 전기화학 부식 데이터를 도시한 그래프이다.
도 13은 본 발명의 한 실시양태에 의해, 내부식성 금속 기재의 표면상에 패턴화된 다수의 금 반점들에 대한 광학 현미경 사진이다.
도 14는 본 발명의 한 실시양태에 의해, 규소 코팅층에 금으로 밀봉된 핀홀(pinhole)을 갖는 규소 코팅된 스테인레스 스틸 표면에 대한 주사 전자 현미경(SEM) 사진이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure Ia is a cross-sectional schematic of a structure comprising a plurality of splats attached on the surface of a corrosion resistant metal substrate in accordance with one embodiment of the present invention.
1B is a plan schematic diagram of the structure shown in FIG. 1A.
Figure 2a is a cross-sectional schematic of a structure comprising a plurality of splats attached on raised portions of the surface of a corrosion resistant metal substrate according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2B is a plan schematic diagram of the structure shown in FIG. 2A.
Figure 3 is a cross-sectional schematic of a structure comprising a plurality of corrosion resistant particles having a noble metal layer and adhered on the surface of a corrosion resistant metal substrate according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional schematic of a structure comprising a plurality of corrosion resistant particles having a layer of conductive nitride and deposited on the surface of a corrosion resistant metal substrate according to an embodiment of the present invention.
5A-5C are cross-sectional schematic views of a structure having a plurality of electrically conductive ceramic particles and a corrosion resistant bonding metal that bonds the ceramic particles onto the surface of a corrosion resistant metal substrate, according to an embodiment of the present invention.
6A-6C are cross-sectional schematic diagrams of a structure comprising alloy particles having an electrically conductive inclusions as high-current conductive contacts attached on the surface of a corrosion-resistant metal substrate according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a cross-sectional schematic of a structure comprising a plurality of carbon nanotubes grown on a catalyst deposited on the surface of a corrosion resistant metal substrate according to an embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional outline view of a structure comprising a plurality of electrically conductive splats on a corrosion resistant coating layer adhered on the surface of a corrosion resistant metal substrate and having better corrosion resistance than a corrosion resistant metal substrate, according to one embodiment of the present invention to be.
Figure 9 is a SEM image of gold sprayed on a titanium surface according to one embodiment of the present invention.
10-11 are SEM and optical micrographs of gold sprayed on a titanium coated stainless steel surface, respectively, according to one embodiment of the present invention.
12 is a graph showing dynamic polarization electrochemical corrosion data of a standard SS316 (stainless steel) surface, according to one embodiment of the present invention.
13 is an optical micrograph of a number of gold specks patterned on the surface of a corrosion resistant metal substrate, according to one embodiment of the present invention.
14 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of a silicon-coated stainless steel surface having a pinhole sealed with gold in a silicon coating layer, according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 전기화학 용도에 사용되는 금속 기재상에 물질을 부착시켜서 감소된 또는 낮은 비용으로 금속 기재의 전기 전도성 및/또는 내부식성을 향상시킬 수 있는 방법에 대한 다양한 실시양태들을 설명하고자 한다. 이와 같은 실시양태들은 금속계 부품을 갖는 전기화학 용도의 장치, 예컨대 연료 전지, 배터리, 전기분해 장치, 및 기체 분리 장치에 사용될 수 있다.Hereinafter, various embodiments of a method for attaching a substance on a metal substrate used for electrochemical applications to improve the electrical conductivity and / or corrosion resistance of the metal substrate at a reduced or lower cost will be described. Such embodiments may be used in an apparatus for electrochemical use having metal-based components, such as a fuel cell, a battery, an electrolytic apparatus, and a gas separation apparatus.
일부의 실시양태에서, 내부식성 금속 기재의 전기 접촉 저항은 내부식성 금속 기재 표면상에 다수의 고전기전도성 접촉점 또는 접촉 영역을 부착시킴으로써 감소될 수 있다. 이러한 접촉점은 전기화학 장치에서 내부식성 금속 기재를 갖는 부품과 다른 부품을 전기적으로 연결하는데 사용되어 우수한 전기적 연속성을 유지할 수 있다. 이러한 접촉점은 내부식성 금속 기재의 전체 표면(예: 접촉 표면)을 피복할 필요는 없으므로, 재료와 처리 비용이 감소된다. 이러한 접촉점은 다양한 내부식성 및/또는 전기 전도성 물질을 포함할 수 있으며, 그러한 물질의 예로는 귀금속, 전도성 질화물, 탄화물, 붕화물 및 탄소를 들 수 있으나, 이들에 제한되는 것은 아니다.In some embodiments, the electrical contact resistance of the corrosion resistant metal substrate can be reduced by attaching a plurality of high electrical conductive contact points or contact areas on the corrosion resistant metal substrate surface. Such contact points can be used to electrically connect parts having a corrosion resistant metal substrate to other parts in an electrochemical device to maintain excellent electrical continuity. This contact point does not need to cover the entire surface of the corrosion resistant metal substrate (e.g., the contact surface), thus reducing material and processing costs. Such contact points can include various corrosion resistant and / or electrically conductive materials, examples of which include, but are not limited to, noble metals, conductive nitrides, carbides, borides and carbon.
도 1a는 한 실시양태에 따라서 내부식성 금속 기재(10)의 표면상에 부착된 다수의 스플랫 또는 반점(12)를 포함하는 구조물에 대한 횡단면 개요도이다. 상기 금속 스플랫(12)은 예를 들면 전기화학 장치에서 금속 부품들을 접촉시키기 위한 고전기전도성 접촉점으로 사용될 수 있다. 한 실시예에서, 상기 내부식성 금속 기재(10)은 티타늄, 니오븀, 지르코늄 및/또는 탄탈, 및/또는 이와 같은 물질들중 어느 하나로 만들어진 합금을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 내부식성 금속 기재(10)은 저렴한 카본 스틸, 스테인레스 스틸, 구리 및/또는 알루미늄, 및/또는 이와 같은 물질들중 어느 하나로 만들어진 합금을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 내부식성 금속 기재(10)은 철, 크롬 또는 니켈, 또는 이와 같은 물질들중 어느 하나로 만들어진 합금을 포함할 수 있다. 일부의 실시양태에서, 상기 내부식성 금속 기재(10)은 금속 기재의 표면상에 부착되고 상기 금속 기재보다 우수한 내부식성을 갖는 내부식성 코팅층을 포함할 수 있다. 상기 내부식성 코팅층은 증착 공정(예: PVD 또는 CVD)을 사용해서 금속 기재상에 부착시킬 수 있다. 내부식성 코팅층과 금속 기재의 접착력을 향상시키기 위해서, 결합 공정을 실시할 수 있다. 예를 들면, 상기 내부식성 층을 공기중에서 대략 1 시간 동안 450℃하에 열처리할 수 있다. 금속 기재의 내부식성을 일층 향상시키기 위해서 내부식성 코팅층을 사용하는 용도에 대해서는 이하에 도 8과 관련하여 더 상세히 설명하였다.FIG. 1A is a cross-sectional outline view of a structure including a plurality of splats or
금속 스플랫(12)는 내부식성 금속 기재(10)의 표면상에 분무 및/또는 결합된 귀금속 입자들을 포함할 수 있다. 상기 금속 스플랫(12)은 높은 전기 전도도를 가질 수 있으며, 금, 팔라듐, 백금, 이리듐 및/또는 루테늄을 포함할 수 있다. 한 실시예에서, 상기 금속 스플랫(12)에 사용되는 물질은 약 50 밀리옴/제곱센티미터(mΩ/㎠) 이하의 접촉 저항을 가질 수 있다. 일부의 실시양태에서, 금속 스플랫(12)에 사용된 물질의 접촉 저항은 예컨대 10 mΩ/㎠ 이하인 것이 바람직할 수 있다. 상기 금속 스플랫(12)과 관련된 두께는 약 1 나노미터(㎚) 내지 약 5 마이크로미터(㎛) 범위이다. 일부의 실시양태에서, 상기 금속 스플랫(12)은 금이고, 상기 스플랫의 두께는 예컨대 1 ㎚-5 ㎚, 1 ㎚-10 ㎚, 10 ㎚-50 ㎚, 10 ㎚-100 ㎚, 10 ㎚-20 ㎛, 1 ㎚-0.5 ㎛, 20 ㎚-0.5 ㎛, 100 ㎚-0.5 ㎛, 20 ㎚-1 ㎛, 100 ㎚-1 ㎛, 0.5 ㎛- 5 ㎛, 또는 1 ㎛-20 ㎛ 범위이고, 특정의 실시양태에서는 10 ㎚-20 ㎛ 범위인 것이 바람직하다. 상기 전기 전도성 금속 스플랫(12)는 예컨대 열 분무 또는 저온 분무 공정을 통해서 상기 내부식성 금속 기재(10)상에 부착시킬 수 있다.The
열 분무 기법은 다양한 용도에서 광범위한 물질을 부착시키는데 사용될 수 있는 저렴하고 신속한 제조 부착 기법을 제공한다. 전형적인 열 분무에 있어서, 먼저 물질을 예를 들면 섭씨 800도(℃)보다 높은 온도로 가열한 후에, 기재상에 분무한다. 상기 물질은, 예를 들면, 불꽃, 플라즈마 및/또는 전기 아크를 사용하여 가열할 수 있으며, 일단 가열한 다음에는 상기 물질을 고유속 기체를 사용해서 분무할 수 있다. 열 분무는 예컨대 금속, 세라믹, 및 중합체를 부착시키는데 사용할 수 있다. 공급 물질은 분말, 와이어, 로드, 용액 또는 소립자 현탁액일 수 있다.Thermal spray techniques provide an inexpensive and rapid manufacturing attachment technique that can be used to attach a wide variety of materials in a variety of applications. In a typical thermal spray, the material is first heated to a temperature greater than, for example, 800 degrees Celsius (degrees Celsius) and then sprayed onto the substrate. The material can be heated, for example, using a flame, a plasma and / or an electric arc, and once heated, the material can be sprayed using a high velocity gas. Thermal spraying can be used, for example, to adhere metals, ceramics, and polymers. The feed material may be a powder, wire, rod, solution or particulate suspension.
물질을 부착하는데 사용될 수 있는 다양한 유형의 열 분무 기법이 있으며, 그 예로는 염 용액, 금속 입자 현탁액, 건조 금속 입자, 금속 와이어 또는 금속과 세라믹을 갖는 복합 입자를 사용하는 기법을 들 수 있다. 열 분무의 한가지 유형은 저온 기체 동적 분무법이다. 저온 기체 동적 분무에 있어서, 물질을 매우 높은 속도로, 단, 열을 제한하면서, 일반적으로 화씨 1000도(℉) 미만의 온도하에 기재에 공급함으로써 부착시킨다. 그러나, 이 방법은 부착시키고자 하는 물질의 특성이 비교적 낮은 온도로 인해서 분무 공정에 의해 영향을 덜 받을 것이라는 장점을 갖는다.There are various types of thermal spraying techniques that can be used to attach materials, examples of which include salt solutions, metal particle suspensions, dry metal particles, metal wires, or composite particles with metals and ceramics. One type of thermal spray is low temperature gas dynamic spraying. In low temperature gas dynamic spraying, the material is deposited at a very high rate, but only by supplying heat to the substrate, typically at a temperature below 1000 degrees F (F). However, this method has the advantage that the properties of the substance to which it is to be adhered will be less affected by the spraying process due to the relatively low temperature.
이와 같은 실시양태에서, 금속 스플랫(12)를 염 용액 또는 금속 입자 현탁액을 열분무함으로써 내부식성 금속 기재(10)의 상면위에 열 분무할 수 있다. 상기 염 용액은 수중 1 중량％ 아세트산금 용액을 포함할 수 있다. 상기 금속 입자 현탁액은 예컨대 금 분말, 에틸렌 글리콜 및 계면활성제를 포함할 수 있다. 한 실시예에서, 상기 금속 입자 현탁액은 금 분말 2.25 그램(g)(직경 약 0.5 ㎛), 에틸렌 글리콜 80 g, 및 계면활성제 0.07 g(유니퀘마에서 시판하는 PD-700)을 함유하는 혼합물을 포함할 수 있으며, 초음파 탐침을 사용해서 15분 동안 분산시킬 수 있다.In such an embodiment, the
상기 금속 스플랫(12)은 상기 내부식성 금속 기재(10)의 전체 표면보다 작은 내부식성 금속 기재(10)의 표면 일부분(예: 상면 영역)을 피복하도록 부착시킬 수 있다. 달리 말하자면, 다른 부품을 접촉시키는데 일반적으로 사용되는 내부식성 금속 기재(10)의 표면의 전체 면적보다 작은 면적이 금속 스플랫(12)에 의해서 피복된다. 이런 식으로, 상기 금속 스플랫(12)은 내부식성 금속 기재(10)의 표면의 전기 컨덕턴스를 증가시키지만, 사용되는 귀금속의 양은 내부식성 금속 기재(10)상에 연속적인 금속층을 부착시킨 경우에 비해서 현저하게 더 적다. 일부의 실시양태에서, 다수의 금속 스플랫(12)에 의해 피복된 내부식성 금속 기재(10)의 부분 또는 양(예: 상면 영역)을 미리 정하고, 상기 금속 스플랫(12)을 배치하는 속도를 제어하여 예정된 양을 달성할 수 있다. 예를 들면, 금속 스플랫(12)에 의해서 피복되는 내부식성 금속 기재(10)의 표면의 백분율은 0.5 퍼센트(％) 내지 10％, 10％ 내지 30％, 20％ 내지 40％, 30％ 내지 50％, 40％ 내지 60％, 또는 50％ 내지 70％, 또는 50％ 내지 95％ 범위일 수 있다. 일부의 실시양태에서, 금속 스플랫(12)에 의해서 피복되는 내부식성 금속 기재(10)의 표면의 백분율은 대략 50％ 이하, 60％ 이하, 70％ 이하 또는 95％ 이하일 수 있다.The
일부의 실시양태에서, 다른 부착 방법을 사용하여 내부식성 금속 기재(10)상에 금속 스플랫 또는 반점(12)을 부착시킬 수 있다. 가장 흔한 부착 기법중 하나는 기재상에 귀금속을 도금하는 도금 공정을 사용하는 것이다. 몇가지 예에서, 도금에 의하면 내부식성 기재(10)상의 도금된 금속 반점 또는 입자(12)의 접착력이 열등할 수 있다. 이러한 예에서는, 접착 특성을 향상시키기 위해 후속하는 결합 단계 또는 공정을 실시하는 것이 바람직할 수 있다. 결합 단계 또는 공정은 예컨대 공기중에서 대략 1 시간 동안 섭씨 450도(℃)에서 금속 스플랫(12)을 열처리하는 것을 포함할 수 있다. 다른 부착 기법으로는 물질을 진공하에 기재상에 부착시키는 물리 증착법(PVD)이 있다. 그러나, PVD는 진공을 발생시키는 것과 관련된 비용 때문에 매우 값이 비싸다.In some embodiments, a metal splat or
도 1b는 도 1a에 도시한 구조물의 평면 개요도이다. 도 1b에 도시한 바와 같이, 분무 공정의 결과로서, 각각의 금속 스플랫(12)의 크기 및/또는 위치는 내부식성 금속 기재(10)의 상면 위에서 달라진다. 예를 들면, 상기 금속 스플랫(12)이 특정한 패턴 또는 공간 분포를 가질 필요는 없다.1B is a plan schematic diagram of the structure shown in FIG. 1A. As shown in FIG. 1B, as a result of the spraying process, the size and / or position of each
도 2a는 한 실시양태에 따라서 내부식성 금속 기재(10)의 표면의 융기된 부분(14)상에 부착된 다수의 금속 스플랫(12)을 포함하는 구조물의 횡단면 개요도이다. 몇가지 예에서, 내부식성 금속 기재(10)은 다른 장치 또는 부품과의 물리적 및 전기적 접촉을 위한 융기부(14)를 갖는 반면에, 저부(골)는 반응(예: 전기화학 반응)하는 동안에 물질 전달을 위해 사용될 수 있다. 이러한 예에서, 금속 스플랫(12)을 내부식성 금속 기재(10)의 융기부(14)에 부착시키되 내부식성 금속 기재(10)의 다른 부분에는 부착시키지 않는 것이 바람직할 수 있다. 이런 식으로, 금속 스플랫(12)내의 귀금속의 사용은 물리적 및 전기적 접촉을 하고자 하는 영역에 제한된다.2a is a cross-sectional top view of a structure comprising a plurality of
상기 내부식성 금속 기재(10)의 융기된 부분(14)에 대한 금속 스플랫(12)의 부착을 억누르거나 제한하기 위해서, 개구부(16a)를 갖는 마스크(16)를 사용할 수 있다. 예를 들면, 열 분무하는 동안에, 상기 개구부(16a)는 상기 융기부(14)와 거의 일치하는 형상을 가짐으로써 금속 스플랫(12)가 융기부(14)에만 부착되고 내부식성 금속 기재(10)의 다른 부분 또는 영역에는 부착되지 않도록 할 수 있다. 상기 마스크는 임시 마스크로서 가공후에 제거되거나, 또는 영구 마스크로서 금속 판과 함께 남아있을 수 있다.A
도 2b는 도 2a에 도시된 구조물의 평면 개요도이다. 도 2b에 도시한 바와 같이, 마스크를 사용한 분무 공정의 결과로서, 상기 금속 스플랫(12) 각각의 위치가 내부식성 금속 기재(10)의 융기 영역(14)에 제한된다.Figure 2b is a plan schematic of the structure shown in Figure 2a. As shown in Fig. 2B, as a result of the spraying process using the mask, the position of each of the metal splats 12 is limited to the
도 3은 한 실시양태에 따라서, 내부식성 금속 기재(20)의 표면상에 부착된 전도성 금속층(24)을 갖는 다수의 내부식성 입자들(22)을 포함하는 구조물에 대한 횡단면 개요도이다. 상기 금속층(24)은, 예를 들면 전기화학 장치에서 금속 부품을 접촉시키기 위한 고전기전도성 접촉점으로 사용될 수 있다. 한 실시예에서, 상기 내부식성 금속 기재(20)는 티타늄, 니오븀, 지르코늄 및/또는 탄탈, 및/또는 이와 같은 물질들중 어느 하나로 만들어진 합금을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 내부식성 기재(20)은 저렴한 카본 스틸, 스테인레스 스틸, 구리 및/또는 알루미늄, 및/또는 이와 같은 물질들중 어느 하나로 만들어진 합금을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 내부식성 금속 기재(20)은 철, 크롬, 또는 니켈, 또는 이와 같은 물질들중 어느 하나로 만들어진 합금을 포함할 수 있다. 상기 내부식성 입자(22)는 상기 전도성 금속층(24)에 대한 전구체로 사용될 수 있는 초기 원료로 제조될 수 있다.3 is a cross-sectional outline diagram of a structure comprising a plurality of corrosion
상기 내부식성 금속 또는 합금 입자(22)는 내부식성 금속 기재(20)의 상면위에 부착 및/또는 결합될 수 있다. 상기 내부식성 입자(22)는, 예컨대 열 분무 공정, 선택적 도금 공정, 선택적 에칭 공정 또는 차폐 마스크를 사용하는 스퍼터링 공정을 통해서 내부식성 금속 기재(20)의 상면위에 부착시킬 수 있다. 상기 내부식성 입자(22)는 사용된 부착 기법에 따라서 스플랫, 반점 및/또는 스트립 형태로 부착될 수 있다. 이러한 결합은 예컨대 공기중에서 대략 1 시간 동안 450℃하에 내부식성 입자(22)를 열처리하는 것을 포함할 수 있다. 상기 내부식성 입자(22)는 예컨대 팔라듐을 포함할 수 있다. 상기 내부식성 입자(22)와 관련된 두께는 약 0.01 ㎛ 내지 약 20 ㎛ 범위이다. 일부의 실시양태에서, 상기 내부식성 입자(22)의 두께는 예컨대 0.01 ㎛-0.2 ㎛, 0.1 ㎛-0.5 ㎛, 0.1 ㎛-1 ㎛, 0.1 ㎛-5 ㎛, 0.5 ㎛-1 ㎛, 1 ㎛-2 ㎛, 1 ㎛-5 ㎛, 2 ㎛-5 ㎛, 5 ㎛-10 ㎛, 또는 10 ㎛-20 ㎛ 범위일 수 있으며, 특정의 실시양태에서는 0.1 ㎛-5 ㎛ 범위인 것이 바람직하다.The corrosion resistant metal or
상기 전기 전도성 금속 박층(24)은 귀금속을 포함할 수 있고, 내부식성 입자(22)의 외면상에 선택적으로 도금될 수 있다(예를 들면, 전기화학 도금 공정에 의해 또는 무전해 화학 도금 공정에 의해). 상기 내부식성 입자(22)를 피복하는 전도성 금속층(24)을 사용해서 내부식성 입자(22)의 전기 컨덕턴스 및/또는 내부식성을 향상시킨다. 상기 전도성 금속층(24)은 예를 들면 금, 백금, 이리듐, 및 루테늄을 포함할 수 있다. 상기 전도성 금속층(24)와 관련된 두께는 약 1 ㎚ 내지 약 1 ㎛ 범위이다. 일부의 실시양태에서, 상기 전도성 금속층(24)의 두께는 예컨대 1 ㎚-5 ㎚, 1 ㎚-10 ㎚, 10 ㎚-50 ㎚, 10 ㎚-100 ㎚, 1 ㎚-0.5 ㎛, 20 ㎚-0.5 ㎛, 100 ㎚-0.5 ㎛, 또는 100 ㎚-1 ㎛ 범위이고, 특정의 실시양태에서는 10 ㎚-100 ㎚ 범위인 것이 바람직하다. The electrically conductive
상기 내부식성 입자(22)는 내부식성 금속 기재(20)의 전체 표면보다 작은 내부식성 금속 기재(20)의 상면 부분을 피복하도록 부착시킬 수 있다. 이런 식으로, 내부식성 입자(22)와 전도성 금속층(24)를 고전기전도성 접촉점으로 사용하여 내부식성 금속 기재(20)의 표면의 전기 컨덕턴스를, 내부식성 금속 기재(20)상에 연속적인 금속층을 부착시키는 경우보다 저렴한 비용으로 증가시킬 수 있다. 상기 도 1a에서 금속 스플랫(12)에 의해 피복된 내부식성 금속 기재(10)의 상면 영역의 부분과 관련하여 전술한 바와 유사한 비율 또는 백분율을 도 3에서 내부식성 입자(22)에 의해 제공되는 피복률에도 적용할 수 있다. The corrosion
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 내부식성 입자(22)는 내부식성 금속 기재(20)의 상면위에, 바람직하게는 다른 부품과 물리적 및 전기적으로 접촉하는데 사용하고자 하는 내부식성 금속 기재(20)의 상면의 영역 또는 부분에 부착됨으로써, 당해 영역에서의 전기 접촉 저항을 내부식성 입자(22)와 전도성 금속층(24)에 의해 감소시킨다. 도 3과 관련하여 전술한 구조물에 대한 한 실시예가 금속 분리판(bipolar plate)이 흑연 기체 확산층(GDL)과 직접 접촉하는 중합체 전해질 부재(PEM) 연료 전지에 존재한다. 이러한 실시예에서, 내부식성 입자(22)(예: 금으로 피복된 팔라듐 스플랫)는 GDL과 직접 접촉하여 금속 분리판과 GDL 사이에서 낮은 전기 접촉 저항을 달성할 수 있다. 3, the corrosion-
도 4는 한 실시양태에 따라서, 내부식성 금속 기재(21)의 표면상에 부착된 전도성 질화물 층(25)을 갖는 다수의 내부식성 입자(23)을 갖는 구조물에 대한 횡단면 개요도이다. 상기 전도성 질화물 층(25)은 예를 들면 전기화학 장치에서 금속 부품들을 접촉시키기 위한 고전기전도성 접촉점으로 사용될 수 있다. 도 4에서 내부식성 금속 기재(21)은 실질적으로 도 1a-3과 관련하여 전술한 내부식성 금속 기재(10) 또는 (20)과 유사할 수 있으며, 즉 실질적으로 동일한 물질로 제조될 수 있다. 내부식성 입자(23)은 전도성 질화물 층(25)에 대한 전구체로서 사용될 수 있는 초기 원료일 수 있다.4 is a cross-sectional outline view of a structure having a plurality of corrosion
상기 내부식성 입자(23)는 내부식성 금속 기재(21)의 상면위에 부착 및/또는 결합될 수 있다. 상기 내부식성 입자(23)은 열 분무 공정, 선택적 도금 공정, 선택적 에칭 공정, 또는 차폐 마스크를 사용한 스퍼터링 공정을 통해서 내부식성 금속 기재(21)의 상면위에 부착될 수 있다. 상기 내부식성 입자(23)은 사용된 부착 기법에 따라서 스플랫, 반점 및/또는 스트립 형태로 부착될 수 있다. 상기 내부식성 입자(23)는 예컨대 티타늄, 크롬 또는 니켈, 또는 이러한 물질들중 어느 하나로 만들어진 합금을 포함할 수 있다. 내부식성 입자(23)와 관련된 두께는 약 0.1 ㎛ 내지 약 100 ㎛ 범위이다. 일부의 실시양태에서, 상기 내부식성 입자(23)의 두께는 예컨대 0.1 ㎛-0.5 ㎛, 0.1 ㎛-1 ㎛, 0.1 ㎛-50 ㎛, 0.5 ㎛-1 ㎛, 1 ㎛-2 ㎛, 1 ㎛-5 ㎛, 1 ㎛-10 ㎛, 1 ㎛-50 ㎛, 5 ㎛-50 ㎛, 10 ㎛-50 ㎛, 20 ㎛-50 ㎛, 또는 50 ㎛-100 ㎛ 범위일 수 있으며, 특정의 실시양태에서는 0.1 ㎛-50 ㎛ 범위인 것이 바람직하다.The corrosion-
상기 전도성 질화물 층(25)은 거의 순수한 질소 대기하에 약 800℃ 내지 약 1300℃ 범위의 온도에서 내부식성 입자(23)를 어니일링(annealing)하는 것을 포함하는 질화 공정을 사용해서 제조할 수 있다. 몇가지 예에서는, 상기 질화 공정에 의해서 내부식성 입자(23)가 없는 내부식성 금속 기재(21)의 상면의 부분에 질화물 층(25a)이 형성될 수도 있다. 그러나, 상기 질화물 층(25a)이 내부식성 금속 기재(21)의 전기 컨덕턴스 또는 내부식성에 악영향을 미치지 않아야 한다. 상기 전도성 질화물 층(25)과 관련된 두께는 약 1 ㎚ 내지 약 10 ㎛ 범위이다. 몇가지 실시양태에서, 상기 전도성 금속 층(24)의 두께는 예컨대 1 ㎚-5 ㎚, 1 ㎚-10 ㎚, 2 ㎚-1 ㎛, 10 ㎚-50 ㎚, 10 ㎚-100 ㎚, 1 ㎚-0.5 ㎛, 5 ㎚-20 ㎚, 20 ㎚-0.5 ㎛, 100 ㎚-0.5 ㎛, 100 ㎚-1 ㎛ 또는 1 ㎛-10 ㎛ 범위이고, 특정의 실시양태에서는 2 ㎚-1 ㎛ 범위인 것이 바람직하다. The
상기 내부식성 입자(23)는 상기 내부식성 금속 기재(21)의 전체 표면보다 작은 내부식성 금속 기재(21)의 표면의 일부분을 피복하도록 부착될 수 있다. 이런 식으로, 상기 내부식성 입자(23)와 전도성 질화물 층(25)이 내부식성 금속 기재(21)상에 연속적인 금속 층을 부착시킬 경우에 비해서 저렴한 비용으로 내부식성 금속 기재(21)의 표면의 전기 컨덕턴스를 증가시킬 수 있다. 도 1a에서 금속 스플랫(12)에 의해 피복되는 내부식성 금속 기재(10)의 상면 영역의 부분에 대하여 전술한 바와 유사한 비율 또는 백분율이 도 4에서 내부식성 입자(23)에 의해 제공되는 피복률에도 적용될 수 있다.The corrosion
도 5a-5c는 한 실시양태에 따라서, 다수의 전도성 세라믹 입자(32) 및 내부식성 금속 기재(30)의 표면상에 전기 전도성 세라믹 입자(32)를 결합시키기 위한 내부식성 결합 금속(34)를 갖는 구조물에 대한 횡단면 개요도이다. 도 5a-5c에서 상기 내부식성 금속 기재(30)은 도 1a-3에 관하여 전술한 내부식성 금속 기재(10) 또는 (20)과 실질적으로 유사할 수 있으며, 즉 실질적으로 동일한 물질로 제조될 수 있다.Figures 5a-5c illustrate an embodiment of a method of fabricating a ceramic substrate in accordance with one embodiment of the present invention by providing a plurality of conductive
도 5a에서, 상기 내부식성 금속 기재(30)은 내부식성 결합 금속(34)를 갖는 전기 전도성 세라믹 입자(32)가 부착되기 이전의 상태로 도시되어 있다. 도 5b에서, 내부식성 금속 기재(30)의 상면위에 부착된 전기 전도성 세라믹 입자(32)는 예컨대 금속 탄화물, 금속 붕화물 또는 금속 질화물을 포함할 수 있다. 각각의 전기 전도성 세라믹 입자(32)는 그 외면의 적어도 일부분상에 부착된 내부식성 결합 금속 또는 합금(34)를 가질 수 있다. 몇가지 실시양태에서, 상기 전기 전도성 세라믹 입자(32) 및 내부식성 결합 금속(34)를 혼합하거나 복합체로 형성할 수 있다. 상기 내부식성 결합 금속(34)는 예컨대 티타늄, 니오븀, 지르코늄, 금, 팔라듐, 백금, 이리듐, 루테늄, 또는 하스텔로이(hastelloy) C-276, 스테인레스 스틸, 또는 철, 크롬, 니켈, 티타늄 또는 지르코늄을 주성분으로 하는 합금을 포함할 수 있다. 상기 전기 전도성 세라믹 입자(32)는 내부식성 금속 기재(30)의 전기 접촉 저항을 감소시키기 위한 고전기전도성 접촉점으로서 사용되고, 상기 결합 금속(34)은 상기 전기 전도성 세라믹 입자(32)를 기재(30)에 결합시키는데 사용된다.5A, the corrosion-
도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 전기 전도성 세라믹 입자(32)와 내부식성 결합 금속(34)은 내부식성 금속 기재(30)의 표면상에 열 분무 및/또는 결합될 수 있다. 열 분무될 경우에, 상기 내부식성 결합 금속(34)은 열 분무 공정의 일부로서 용융되어 내부식성 결합 금속(34)의 작은 방울 또는 단편(예: 금속(34a))을 내부식성 금속 기재(30)의 상면위애 부착시킬 수 있다. 그러나, 상기 금속(34a)가 내부식성 금속 기재(30)의 전기 컨덕턴스 또는 내부식성에 악영향을 미치지 않아야 한다. 분무 및/또는 결합 공정의 결과로서, 상기 전기 전도성 세라믹 입자(32)가 분리되고/되거나, 하나 이상의 다른 전기 전도성 입자(32)와 연결되고/되거나, 하나 이상의 다른 전기 전도성 입자(32)와 중첩될 수 있다. 열 분무 부착 이후에, 전기 전도성 세라믹 입자(32)는 부분적으로 또는 완전히 내부식성 결합 금속(34)에 의해 피복될 수 있다. As shown in FIG. 5B, the electrically conductive
도 5c는 전기 전도성 세라믹 입자(32)로부터 내부식성 결합 금속(34)의 적어도 일부가 제거된 것을 보여준다. 이러한 금속의 제거는 화학 에칭 공정, 전기 화학적 연마(polishing) 공정, 또는 물리적 연마 공정에 의해서 수행할 수 있다. 한 실시예에서, 화학 에칭 공정중에, 제거되는 내부식성 결합 금속(34)의 양은 에칭 속도 및 공정의 지속 기간에 좌우될 수 있다. 내부식성 결합 금속(34)의 일부를 제거함으로써, 상기 전기 전도성 세라믹 입자(32)가 노출되어 내부식성 금속 기재(30)의 전기 접촉 저항을 감소시키기 위한 고전기전도성 접촉점으로서 사용될 수 있다. 상기 내부식성 결합 금속(34)은 상기 전기 전도성 세라믹 입자(32)를 내부식성 금속 기재(30)에 연결시키는데 사용될 수 있다. 몇가지 실시양태에서, 상기 내부식성 금속 기재(30) 및 내부식성 결합 금속(34)을 부동태화 공정으로 처리하여 내부식성을 일층 향상시킬 수 있다. 부동태화 공정의 일례로는, 고밀도 산화물 층을 성장시키기 위한 열 산화 공정을 들 수 있다. 다른 예로서, 부동태화 공정으로서 양극산화법 또는 유사 공정을 사용할 수 있다.FIG. 5C shows that at least a portion of the corrosion-
상기 전기 전도성 세라믹 입자(32)는 내부식성 금속 기재(30)의 전체 표면보다 작은 내부식성 금속 기재(30)의 상면의 일부분을 피복하도록 부착시킬 수 있다. 도 1a에서 금속 스플랫(12)에 의해 피복되는 내부식성 금속 기재(10)의 상면 영역의 부분에 관해서 전술한 바와 유사한 비율 또는 백분율이 도 5a-5c에서 전기 전도성 세라믹 입자(32)에 의해 제공되는 피복률에도 적용될 수 있다.The electrically conductive
도 6a-6c는 한 실시양태에 따라서 내부식성 금속 기재(40)의 표면상에 부착된 전기 전도성 함유물(44)을 갖는 합금 입자(42)를 포함하는 구조물에 대한 횡단면 개요도이다. 상기 전기 전도성 함유물(44)은 적절한 열 처리 이후에 발생하는 합금(42)내 침전물이다. 상기 전기 전도성 함유물(44)는 예컨대 전기화학 장치에서 금속 부품들을 접촉시키기 위한 고전기전도성 접촉점으로서 사용될 수 있다. 도 6a-6c에서 내부식성 금속 기재(40)은 도 1a-3에 대해서 전술한 내부식성 금속 기재(10) 또는 (20)과 실질적으로 유사할 수 있으며, 즉 실질적으로 동일한 물질로 제조될 수 있다. 상기 합금 입자(42)는 전기 전도성 함유물(44)에 대한 전구체로서 사용될 수 있는 초기 원료일 수 있다.6A-6C are cross-sectional outline views of a structure including
도 6a에서, 상기 합금 입자(42)는 스테인레스 스틸, 크롬, 몰리브덴, 텅스텐 또는 니오븀, 또는 크롬, 몰리브덴, 텅스텐 또는 니오븀을 함유하고 탄소 함량이 9％ 미만이며 붕소 함량이 5％ 미만이고 질소 함량이 1％ 미만인 합금으로 제조될 수 있다. 한 실시양태에서, 상기 합금 입자(42)는 상기 내부식성 금속 기재(40)의 표면에 분무(예: 열 분무) 및/또는 결합될 수 있다. 다른 실시양태에서, 상기 합금 입자(42)는 스퍼터링 공정 또는 도금 공정에 의해서 내부식성 금속 기재(40)의 표면상에 부착될 수 있다. 미국 특허 제 6,379,476호는 스테인레스 스틸의 표면 전기 컨덕턴스를 향상시키기 위해서 특수하게 제제화된 스테인레스 스틸 기재에 고농도의 탄소, 질소 및/또는 붕소를 갖는 전기 전도성 함유물을 사용하는 방법을 설명하고 있으며, 그 내용 그대로 본 명세서에 참고 인용하였다. 분무 및/또는 결합 공정의 결과로서, 상기 합금 입자(42)가 분리, 연결 또는 중첩되고, 내부식성 금속 기재(40)의 표면의 일부분을 피복할 수 있다.6A, the
도 6b에서, 합금 입자(42)를 제어된 조건하에서 가열 또는 열처리하여 스플랫(42)내의 탄소, 질소 및/또는 붕소를 금속 탄화물, 금속 질화물 및/또는 금속 붕화물 함유물(44)의 형태로 침전시킨다. 도 6c는 상기 함유물(44)가 화학 에칭 공정, 전기화학적 연마 공정 또는 기계적 연마 공정을 통해서 스플랫(42)의 윗부분을 제거함으로써 노출되어 표면상에 상기 함유물이 노출되는 것을 보여준다. 이러한 노출된 함유물은 내부식성 금속 기재(40)의 표면에 낮은 전기 접촉 저항을 제공하기 위한 고전기전도성 접촉점으로서 사용될 수 있다. 전기 전도성 함유물(44)을 노출시킨 후에 남아있는 합금 입자(42)의 부분을 사용하여 전기 전도성 함유물(44)를 내부식성 금속 기재(40)에 연결시킬 수 있다. 일부의 실시양태에서, 상기 내부식성 금속 기재(40)를 부동태화 공정으로 처리하여 그 내부식성을 일층 향상시킬 수 있다.6b, the
전술한 바와 같이, 상기 합금(42)를 내부식성 금속 기재(40)의 전체 표면보다 작은 내부식성 금속 기재(40)의 상면의 일부분, 또는 내부식성 금속 기재(40)의 모든 표면을 피복하도록 부착시킬 수 있다. 또한, 내부식성 금속 기재(40)의 전체 표면보다 작은 영역을 피복할 경우에, 도 1a에서 금속 스플랫(12)에 의해 피복되는 내부식성 금속 기재(10)의 상면 영역의 부분에 대해 전술한 것과 유사한 비율 또는 백분율이 도 6a-6c에서 스플랫(42)에 의해 제공되는 피복률에도 적용될 수 있다.The
도 7은 한 실시양태에 따라서 내부식성 금속 기재(50)의 표면상에 부착된 촉매(52)상에서 성장한 다수의 탄소 나노튜브(54)를 포함하는 구조물에 대한 횡단면 개요도이다. 도 7에서 내부식성 금속 기재(50)은 도 1a-3에 대하여 전술한 내부식성 금속 기재(10) 또는(20)과 실질적으로 유사할 수 있으며, 즉 실질적으로 동일한 물질로 제조될 수 있다. 상기 촉매(52)는 탄소 나노튜브(54)에 대한 전구체로서 사용될 수 있는 초기 원료일 수 있다.FIG. 7 is a cross-sectional schematic view of a structure comprising a plurality of
상기 탄소 나노튜브(54)는 내부식성 금속 기재(50)의 전기 접촉 저항을 감소시키기 위해 고전기전도성 접촉점으로서 사용될 수 있다. 상기 촉매(52)의 박층은 내부식성 금속 기재(50)상에서 탄소 나노튜브(54)의 성장을 가능하게 하는데 사용된다. 일부 실시양태에서, 상기 탄소 나노튜브(54)는 내부식성 금속 기재(50)의 거의 전체의 상면위에서 성장시킬 수 있다. 다른 실시양태에서, 상기 탄소 나노튜브(54)는 내부식성 금속 기재(50)의 상면의 일부분 또는 여러 부분상에서 성장시킬 수 있다. 일부 실시양태에서, 예컨대 내부식성 금속 기재(50)이 니켈 함유 합금 구조물인 경우에, 촉매(52)를 사용할 필요없이 탄소 나노튜브(54)를 내부식성 금속 기재(50)로부터 직접 성장시킬 수 있다.The
탄소 나노튜브(54)를 성장시킬 때, 촉매(52)의 매우 얇은 층을 금속 표면상에 부착시킨다. 상기 촉매(52)는 니켈, 철, 백금, 팔라듐, 및/또는 유사한 성질을 가진 다른 물질들을 포함할 수 있다. 상기 촉매(52)는 내부식성 금속 기재(50)의 거의 전체의 상면을 피복하도록 부착시키거나, 내부식성 금속 기재(50)의 표면의 일부분 또는 여러 부분들을 피복하도록 부착시킬 수 있다. 촉매(52)를 갖는 내부식성 금속 기재(50)를 반응 챔버에 넣어서 화학 증착(CVD) 공정을 통해, 또는 플라즈마 화학 증착(PECVD) 공정을 통해 촉매(52)상에서 탄소 나노튜브(54)를 성장시킨다. 필요한 경우에는, 탄소 나노튜브(54)가 내부식성 금속 기재(50)의 상면에 견고하게 부착된 후에, 탄소 나노튜브(54)의 상단위에 존재할 수 있는 촉매(52)를 화학 에칭 공정을 통해서, 또는 전기화학적 에칭 공정을 통해서 제거할 수 있다. 일부의 실시양태에서, 내부식성 금속 기재(50)을 부동태화 공정으로 처리하여 내부식성을 증가시킬 수 있다.When growing
도 8은 한 실시양태에 따라서 내부식성 금속 기재(60)의 표면상에 부착된 내부식성 코팅층(62)상에 다수의 고전기전도성 접촉점(64)을 포함하는 구조물에 대한 횡단면 개요도이다. 상기 내부식성 코팅층(62)은 상기 내부식성 금속 기재(60)보다 우수한 내부식성을 가질 수 있다. 상기 내부식성 금속 기재(60)의 우수한 내부식성 및 낮은 전기 접촉 저항은, 내부식성 금속 기재(60)의 표면상에 내부식성 코팅층(62)을 부착한 후에 상기 내부식성 코팅층(62)의 표면의 일부분상에 전기 전도성 물질의 박층(예: 고전기전도성 접촉점(64))을 부착시킴으로써 달성될 수 있다.8 is a cross-sectional outline view of a structure including a plurality of high electrical
상기 내부식성 금속 기재(60)는 저렴한 카본 스틸, 스테인레스 스틸, 구리 및/또는 알루미늄, 및/또는 이러한 물질들중 어느 하나로 만들어진 합금을 포함할 수 있다. 한 실시예에서, 상기 내부식성 코팅층(62)은 티타늄, 지르코늄, 니오븀, 니켈, 크롬, 주석, 탄탈, 및/또는 규소, 및/또는 이러한 물질들중 어느 하나로 만들어진 합금을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 내부식성 층(62)은 전기 전도성 또는 반전도성 화합물, 예컨대 탄화규소 또는 탄화크롬, 질화티타늄을 포함할 수 있다. 상기 내부식성 층(62)의 두께는 약 1 ㎚ 내지 약 50 ㎛ 범위일 수 있다. 일부의 실시양태에서, 상기 내부식성 층(62)의 두께는 1 ㎚-100 ㎚, 1 ㎚-200 ㎚, 1 ㎚-10 ㎛, 0.01 ㎛-0.5 ㎛, 0.01 ㎛-1 ㎛, 1 ㎛-5 ㎛, 1 ㎛-10 ㎛, 10 ㎛-20 ㎛, 10 ㎛-50 ㎛, 또는 20 ㎛-50 ㎛ 범위일 수 있으며, 특정의 실시양태에서는 1 ㎚-10 ㎛ 범위인 것이 바람직하다.The corrosion
상기 내부식성 코팅층(62)은 증착 공정(예: PVD 또는 CVD) 또는 도금 공정을 사용하여 내부식성 금속 기재(60)의 상면위에 부착시킬 수 있다. 내부식성 코팅층(62)에 대하여 비교적 두꺼운 코팅을 도포함으로써, 기재를 코팅할 때 일반적으로 발생하는 결함의 수 및/또는 크기를 극소화시킬 수 있다. 또한, 내부식성 금속 기재(60)에 대한 내부식성 코팅층(62)의 접착력을 향상시키기 위해서, 상기 내부식성 코팅층(62)을 갖는 내부식성 금속 기재(60)를 적절한 열처리(예: 결합 공정) 공정으로 처리할 수 있다. 예를 들면, 상기 내부식성 층(62)을 갖는 내부식성 금속 기재(60)를 공기중에서 대략 1 시간동안 450℃하에 열처리할 수 있다. 또한, 이와 같은 열처리는 PVD 공정에 의해서 코팅층을 부착시킨 결과로서 일반적으로 발생하는 소공의 수 및/또는 크기를 극소화시키는데 사용할 수 있다. 일부의 실시양태에서, 내부식성 코팅층(62)의 내부식성을 증가시키기 위해서, 전기 전도성 스플랫(64)를 부착시키기 이전 또는 이후에 내부식성 코팅층(62)상에 표면 부동태화 처리를 실시할 수 있다.The corrosion
상기 고전기전도성 접촉점(64)은 예컨대 도 1a-2b에 대하여 전술한 바와 같이, 금, 팔라듐, 백금, 이리듐, 루테늄, 니오븀 및/또는 오스뮴을 포함할 수 있다. 또한, 상기 고전기전도성 접촉점(64)은 예컨대 도 3-7에 대하여 전술한 바와 같이 질화물, 탄화물, 붕화물 또는 탄소 나노튜브를 포함할 수 있다.The high conductivity
상기 고전기전도성 접촉점(64)은 예컨대 전기도금 공정, 무전해 도금 공정, 열 분무 공정, 증착 공정 또는 금속 브러싱(brushing) 공정을 사용하여 부착시킬 수 있다. 증착후에 고온 처리를 사용하여 고전기전도성 접촉점(64)과 내부식성 코팅층(62) 사이의 결합력을 증가시킬 수 있다.The high conductivity
일부의 실시양태에서, 추가의 층(도8에는 도시하지 않음), 예를 들면 확산 차단층 또는 결합층으로서 사용되는 계면층을 내부식성 금속 기재(60)와 내부식성 코팅층(62) 사이에, 및/또는 내부식성 코팅층(62)과 고전기전도성 접촉점(64) 사이에 부착 또는 배치할 수 있다. 확산 차단층은 열처리하는 동안에 하부 표면 또는 층으로부터 상부 표면 또는 층으로의 물질의 확산을 극소화시키는데 사용될 수 있다. 결합층은 층들 사이의 결합력 또는 접착력을 향상시켜서 내부식성 금속 기재(60)에 대하여 향상된 내부식 특성을 제공하는데 사용될 수 있다. 일례로서, 상기 계면층은 탄탈, 하프늄, 니오븀, 지르코늄, 팔라듐, 바나듐, 텅스텐을 포함할 수 있다. 또한, 상기 계면층은 몇가지 산화물 및/또는 질화물을 포함할 수 있다. 상기 계면층과 관련된 두께는 1 ㎚-10 ㎛ 범위일 수 있다. 몇가지 실시양태에서, 상기 계면층의 두께는 1 ㎚-5 ㎚, 1 ㎚-10 ㎚, 1 ㎚-1 ㎛, 0.01 ㎛-1 ㎛, 1 ㎛-2 ㎛, 1 ㎛-5 ㎛, 1 ㎛-10 ㎛, 또는 5 ㎛-10 ㎛ 범위일 수 있으며, 특정의 실시양태에서는 0.01 ㎛-1 ㎛ 범위인 것이 바람직하다.In some embodiments, an additional layer (not shown in FIG. 8), e.g., an interfacial layer used as a diffusion barrier or bonding layer, is formed between the corrosion
도 8과 관련하여 앞에서 설명한 것과 같은 구조물을 제조하기 위한 방법의 한 실시예에서, 1 ㎛ 티타늄 코팅층(내부식성 코팅층(62))을 스퍼터링 공정을 사용해서 스테인레스 스틸316(SS316) 기재(내부식성 금속 기재(60))상에 부착시킬 수 있다. 이어서, 티타늄 코팅층 표면상에 금 스플랫(고전기전도성 접촉점(64))의 층을 상기 티타늄 층의 표면적의 일부분을 피복하는 반점 또는 스플랫으로서 부착시킨다(예: 열 분무한다). 상기 금 반점 또는 스플랫을 부착시킨 후에, 티타늄으로 코팅된 SS316을 공기중에서 450℃하에 열처리하여 티타늄 코팅층 표면에 대한 금 스플랫의 결합력 및 SS316 기재에 대한 티타늄 코팅층의 결합력을 증가시킨다.In one embodiment of the method for fabricating a structure as described above in connection with Figure 8, a 1 탆 titanium coating layer (corrosion-resistant coating layer 62) is coated on a stainless steel 316 (SS316) substrate Substrate 60). Then, a layer of gold splat (high conductive contact point 64) is deposited (e.g., thermally sprayed) on the surface of the titanium coating layer as a spot or splat covering a portion of the surface area of the titanium layer. After attaching the gold spots or splats, the SS316 coated with titanium is heat treated in air at 450 DEG C to increase the bonding strength of the gold spat to the surface of the titanium coating layer and the bonding strength of the titanium coating layer to the SS316 substrate.
도 9는 한 실시양태에 따라서 0.004" 두께의 티타늄 호일 표면상에 열 분무된 금에 대한 주사 전자 현미경(SEM) 사진이다. 도 10-11은 각각 한 실시양태에 따라서 티타늄으로 코팅된 0.004" 두께의 스테인레스 스틸 호일 표면상에 열 분무된 금에 대한 SEM 사진 및 광학 현미경 사진이다. 도 9-11은 각각 전술한 실시에에서 구조물을 제조한 방식과 실질적으로 유사한 방식으로 제조된 구조물의 평면도 또는 상면도이다.Figure 9 is a scanning electron micrograph (SEM) photograph of gold sprayed on a 0.004 "thick titanium foil surface in accordance with one embodiment. ≪ / RTI > SEM and optical micrographs of gold sprayed on a stainless steel foil surface. Figs. 9-11 are plan or top views, respectively, of a structure fabricated in a manner substantially similar to the manner in which the structure was fabricated in the previous embodiments.
도 12는 한 실시양태에 따라서 표준 SS316 기재 표면의 동적 편극 전기화학 부식 데이터를 도시한 그래프이다. 이 테스트는 10 밀리볼트/분(mV/분)의 전위 주사 속도를 사용해서 80℃하에 50 ppm의 플루오라이드를 함유한 pH 2 H2SO4 용액을 사용하여 수행할 수 있다. 도 12에 도시된 그래프는 티타늄 코팅된 SS316 기재가 표준 SS316 기재, 즉, 내부식성 코팅층(62)를 갖지 않는 SS316 기재의 부식 전류보다 훨씬 더 낮은 부식 전류를 가질 수 있음을 보여준다. 도 12에서 테스트 기재는 앞에서 도 8과 관련하여 설명한 것과 같은 구조물을 제조하는 방법의 제 2의 실시예에 근거한 것일 수 있다. 이러한 실시예에서, 두꺼운(약 3 ㎛) 티타늄 코팅층(내부식성 코팅층(62)을 전자빔(e-빔) 증발 공정을 사용해서 SS316 기재(내부식성 금속 기재(60))상에 부착시킨다. 이어서, 금 스플랫을 티타늄이 코팅된 SS316 기재상에 열 분무한다. 또한, 티타늄이 코팅된 SS316 기재를 공기중에서 450℃하에 열처리하여 접착력을 향상시킨다.12 is a graph depicting dynamic polarization electrochemical corrosion data of a standard SS316 substrate surface in accordance with one embodiment. This test can be performed using a pH 2 H 2 SO 4 solution containing 50 ppm of fluoride at 80 ° C using a potential scanning rate of 10 millivolts / minute (mV / min). The graph shown in Fig. 12 shows that the titanium-coated SS316 substrate can have a much lower corrosion current than the standard SS316 substrate, i.e., the corrosion current of the SS316 substrate without the corrosion-
일부의 실시양태에서, 포토리소그래피 기법을 사용하여, 예를 들면 도 9-11에서 티타늄이 코팅된 SS316 기재와 같은 기재 또는 도 1a-2b에서 내부식성 금속 기재(10)과 같은 기재상에 부착된 금속 반점 또는 스플랫에 대한 특정한 패턴 또는 배열을 만들 수 있다. 이와 같은 패턴은 마스크에 규칙적인 간격을 갖는 개구부들을 사용하고, 예컨대 스퍼터링 공정을 사용해서 전기전도성 물질을 부착시킴으로써 이루어질 수 있다. 도 13은 한 실시양태에 따라서, 내부식성 금속 기재의 상면위에 패턴화된 다수의 금 반점을 보여주는 광학 현미경 사진이다.In some embodiments, photolithographic techniques may be used to deposit a substrate such as, for example, an SS316 substrate coated with titanium in FIGS. 9-11, or a substrate attached to a substrate such as the corrosion
물질, 층 또는 코팅을 기재상에 부착시킬 경우에, 일반적으로 그러한 부착 공정의 결과로서 코팅 결함이 발생한다. 이러한 결함은 코팅층(예: 내부식성 코팅층(62))내의 작은 핀홀 또는 미세크랙의 형태로 존재할 수 있다. 이와 같은 결함은 기재 금속(60)과 코팅층 재료(62) 사이에서 일어날 수 있는 전기적인 커플링에 기인하여 내부식성 금속 기재(60)의 부식을 촉진할 수 있다. 이하에는 내부식성 코팅층(62)에서 발생할 수 있는 결함을, 내부식성 금속, 예컨대 금, 팔라듐, 크롬, 주석 또는 백금을 결함내로 선택적으로 도금(예: 전기 도금, 무전해 도금)함으로써 실링하여 내부식성 금속 기재(60)의 노출부를 피복할 수 있도록 도금 공정을 사용하는 여러 가지 실시양태를 설명하였다. 예를 들면, 이와 같은 귀금속의 선택적 전기 도금은 전압을 내부식성 금속이 내부식성 코팅층(62)의 표면이 아니라 내부식성 코팅층(62)내의 결함에 주로 결합하도록 조절함으로써 수행할 수 있다. 이와 같은 선택적인 전기 도금 용도에 사용하는데 적절한 전압(들)은 일반적으로 실험에 의해 결정될 수 있다. 열처리 공정 또는 단계를 사용하여 도금된 금, 팔라듐, 주석, 크롬 또는 백금과 내부식성 금속 기재(60) 및/또는 내부식성 코팅층(62)와의 유효한 결합 및/또는 실링을 확보할 수 있다. 이러한 견지에서, 도금된 금속은 코팅 결함을 실링할뿐만 아니라, 내부식성 금속 기재(60)의 전기 컨덕턴스 특성을 증가시킬 수 있는 내부식성 금속 기재(60)과 내부식성 코팅층(62) 사이의 전도성 경로 또는 전도성 통로로서 사용될 수도 있다. 일부의 실시양태에서, 코팅 결함의 실링은 고전기전도성 접촉점(64)을 내부식성 층(62)상에 부착시키기 전에 수행할 수 있다.When depositing a substance, layer or coating on a substrate, coating defects generally occur as a result of such an attachment process. Such defects may be present in the form of small pinholes or microcracks in the coating layer (e.g., corrosion-resistant coating layer 62). Such defects can promote corrosion of the corrosion
도 14는 한 실시양태에 따라서 규소 코팅층내의 금 실링된 핀홀을 갖는 규소 코팅된 스테인레스 스틸 표면의 주사 전자 현미경(SEM) 사진이다. 스테인레스 스틸 기재는 규소계 내부식성 코팅층을 가질 수 잇다. 도 14에 도시한 바와 같이, 이러한 결함은 금속 기재의 내부식성에 결함이 미치는 영향을 극소화 또는 감소시킬 수 있도록 선택적인 도금 공정에 의해 실링할 수 있다. 이와 같이 처리된 구조물상에서 수행한 전기화학 부식 테스트는 내부식성 코팅층(62)상에 실링된 결함을 갖는 스테인레스 스틸의 부식 속도보다 내부식성 코팅층(62)상에 개방된 결함을 갖는 스테인레스 스틸의 부식 속도가 더 빠르다는 것을 보여준다.14 is a scanning electron microscope (SEM) picture of a silicon-coated stainless steel surface having gold-sealed pinholes in a silicon coating layer according to one embodiment. The stainless steel substrate may have a corrosive coating layer in the silicon system. As shown in Fig. 14, such defects can be sealed by a selective plating process to minimize or reduce the effect of defects on the corrosion resistance of the metal substrate. The electrochemical corrosion test performed on the structure thus treated showed that the corrosion rate of the stainless steel with defects sealed on the corrosion
이상에서는 여러 가지 실시양태를 예시하였지만, 이러한 예시들이 본 발명의 보호범위를 제한하는 것은 아니다. 당업자라면 본 발명의 기술사상과 보호범위를 벗어나지 않고 본 발명의 실시 형태 및 세부사항을 다양하게 변경할 수 있음을 잘 알것이다. 실제로, 이상의 명세서 내용을 숙독한 다음, 당업자라면 대체 실시양태들을 어떻게 실시할 것인지를 잘 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 전술한 구체적인 실시양태들에 의해서 어떤 식으로도 제한을 받지 않는다.While various embodiments have been illustrated above, these examples are not intended to limit the scope of protection of the present invention. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention. In fact, those skilled in the art will readily appreciate how to implement alternative embodiments after reading the foregoing disclosure. Accordingly, the protection scope of the present invention is not limited in any way by the above-described specific embodiments.
또한, 앞에서 설명한 방법과 구조물, 유사한 전기 화학 분야의 관련 방법 및 구조물은 본래 복잡하고, 작업 파라미터들의 적정치를 실험적으로 결정함으로써, 또는 주어진 용도에 대하여 최선의 구성에 도달하기 위한 컴퓨터 모의 작업을 수행함으로써 최량의 형태로 실시되는 경우가 많다. 따라서, 모든 적합한 변형예, 조합예 및 균등예들도 본 발명의 기술사상과 보호범위내에 포함되는 것으로 간주되어야 한다.In addition, the above-described methods and structures, related methods and structures in similar electrochemical applications are inherently complex, and can be used to perform computer simulations to arrive at the best configuration for a given application, So that it is often carried out in the best mode. Accordingly, all suitable modifications, combinations, and equivalents are to be considered within the spirit and scope of the present invention.
또한, 첨부 도면은 예시적인 것에 불과함을 알아야 한다. 본 발명의 구조물은 충분히 융통성이 있고 조정 가능하므로, 첨부 도면에 도시된 것 이외의 다른 방식으로 제조 및/또는 사용될 수 있다. It is also to be understood that the accompanying drawings are merely illustrative. Since the structure of the present invention is sufficiently flexible and adjustable, it can be manufactured and / or used in other ways than shown in the accompanying drawings.
Claims (33)
여기서 상기 고전기전도성 및 내부식성 물질은 50 밀리옴/제곱센티미터(mΩ/㎠) 이하의 전기 접촉 저항을 갖고,
상기 내부식성 금속 기재는 티타늄, 니오븀, 지르코늄, 탄탈, 카본 스틸, 스테인레스 스틸, 구리 및 알루미늄으로 이루어진 군으로부터의 물질, 또는 티타늄, 니오븀, 지르코늄, 탄탈, 철, 크롬, 니켈, 구리 및 알루미늄으로 이루어진 군으로부터의 물질로 만들어진 합금을 포함하는 것인 방법.A thermal spray technique is used to deposit on the surface of a corrosion resistant metal substrate an initial raw material which is a precursor of a high electrical conductivity and corrosion resistant material or a high conductivity and corrosion resistant material to form a plurality of splats ), Said plurality of splats being adapted to cover a portion of a surface of a corrosion-resistant metal substrate smaller than the entire surface of said corrosion-resistant metal substrate,
Wherein the highly conductive and corrosion resistant material has an electrical contact resistance of less than 50 milliohms / square centimeter (m [Omega] / cm < 2 &
Wherein the corrosion resistant metal substrate is made of a material selected from the group consisting of titanium, niobium, zirconium, tantalum, carbon steel, stainless steel, copper and aluminum or a material selected from the group consisting of titanium, niobium, zirconium, tantalum, iron, chromium, Wherein the alloy comprises an alloy made from a material from the group.
상기 내부식성 금속 기재의 표면상에 부착되고 상기 내부식성 금속 기재의 전체 표면보다 작은 내부식성 금속 기재의 표면의 일부분을 피복하는 다수의 고전기전도성 접촉점
을 포함하는, 전기화학 용도에 사용되는 높은 내부식성과 낮은 전기 접촉 저항을 갖는 금속계 부품이며,
여기서 상기 고전기전도성 접촉점은 금속 질화물, 탄소, 또는 전기 전도성 세라믹과 금속을 갖는 복합체 입자로 제조되고,
상기 고전기전도성 접촉 영역에 의해 피복된 상기 내부식성 금속 기재의 표면의 부분이 95 퍼센트 이하인 금속계 부품.Corrosion resistant metal substrate, and
A plurality of high electrical conductive contacts attached to a surface of the corrosion resistant metal substrate and covering a portion of the surface of the corrosion resistant metal substrate smaller than the entire surface of the corrosion resistant metal substrate;
And which has high corrosion resistance and low electrical contact resistance for use in electrochemical applications,
Wherein the high electrical conductive contact point is made of composite particles having a metal nitride, carbon, or electroconductive ceramic and metal,
Wherein the portion of the surface of the corrosion resistant metal substrate covered by the high conductivity conductive contact region is 95 percent or less.
상기 다수의 내부식성 입자의 상면위에 전기전도성 층을 부착시키는 단계를 포함하는 방법이며,
여기서 상기 내부식성 금속 기재는 티타늄, 니오븀, 지르코늄, 탄탈, 카본 스틸, 스테인레스 스틸, 구리 및 알루미늄으로 이루어진 군으로부터의 물질, 또는 티타늄, 니오븀, 지르코늄, 탄탈, 철, 크롬, 니켈, 구리 및 알루미늄으로 이루어진 군으로부터의 물질로 만들어진 합금을 포함하는 것인 방법.Adhering the plurality of corrosion resistant particles onto the surface of the corrosion resistant metal substrate such that the plurality of corrosion resistant particles cover a portion of the surface of the corrosion resistant metal substrate less than the entire surface of the corrosion resistant metal substrate,
Attaching an electrically conductive layer on the top surface of the plurality of corrosion resistant particles,
Wherein the corrosion resistant metal substrate is made of a material selected from the group consisting of titanium, niobium, zirconium, tantalum, carbon steel, stainless steel, copper and aluminum or a material selected from the group consisting of titanium, niobium, zirconium, tantalum, iron, chromium, Wherein the alloy comprises an alloy of materials from the group consisting of.
상기 내부식성 금속 기재의 표면상에 부착된 다수의 전기 전도성 입자
를 포함하는 금속계 부품이며,
여기서 상기 전기 전도성 입자는 전기 전도성 세라믹 입자 및 상기 전기 전도성 세라믹 입자를 상기 내부식성 금속 기재에 결합시키기 위한 결합 금속으로 제조되고,
전기 전도성 세라믹 입자의 표면의 일부가 노출되고, 노출된 전기 전도성 세라믹 입자가 내부식성 금속 기재의 전기 접촉점에 적합한 것인 금속계 부품. Corrosion resistant metal substrate, and
A plurality of electroconductive particles adhered on the surface of the corrosion-
Wherein the metal-
Wherein the electrically conductive particles are made of electrically conductive ceramic particles and a bonding metal for bonding the electrically conductive ceramic particles to the corrosion resistant metal substrate,
Wherein a portion of the surface of the electrically conductive ceramic particles is exposed and the exposed electrically conductive ceramic particles are suitable for electrical contact points of the corrosion resistant metal substrate.
화학 에칭 공정, 전기화학 연마 공정 또는 기계적 연마 공정을 이용하여 상기 내부식성 금속 기재의 표면상에 결합된 다수의 전기 전도성 입자로부터 결합 금속의 일부를 제거하여 상기 전기 전도성 세라믹 입자의 표면의 일부분을 노출시키는 단계를 포함하는, 제17항의 금속계 부품을 제조하는 방법.The plurality of electroconductive particles are coated with the electroconductive particles using a thermal spray technique such that the plurality of electroconductive particles made of the electroconductive ceramic particles and the bonding metal cover a portion of the surface of the corrosion- Adhering to the surface of the corrosion resistant metal substrate, and
Removing a portion of the bonding metal from the plurality of electrically conductive particles bonded on the surface of the corrosion resistant metal substrate using a chemical etching process, an electrochemical polishing process, or a mechanical polishing process to expose a portion of the surface of the electrically conductive ceramic particle Wherein the step of forming the metal-based part comprises the steps of:
상기 다수의 합금 스플랫을 갖는 내부식성 금속 기재를 열처리하여 상기 합금 스플랫내에 전기 전도성 세라믹 입자를 침전시키는 단계, 및
화학 에칭 공정, 전기화학 연마 공정 또는 기계적 연마 공정을 이용하여 상기 다수의 합금 스플랫의 상부로부터 상기 합금의 일부분을 제거하여 상기 전기 전도성 세라믹 입자의 표면의 일부분을 노출시키고, 상기 스플랫의 나머지 합금은 상기 내부식성 금속 기재상의 전기 전도성 세라믹 입자와 결합하도록 하는 단계를 포함하는, 제17항의 금속계 부품을 제조하는 방법.Attaching a plurality of alloy strips on the surface of the corrosion resistant metal substrate using a thermal spray technique so as to cover a portion of the surface of the corrosion resistant metal substrate less than the entire surface of the corrosion resistant metal substrate,
Heat treating the corrosion resistant metal substrate having the plurality of alloy spatters to precipitate the electroconductive ceramic particles in the alloy spat, and
Removing a portion of the alloy from the top of the plurality of alloy spatters using a chemical etching process, an electrochemical polishing process, or a mechanical polishing process to expose a portion of the surface of the electrically conductive ceramic particles, Comprising the step of causing said ceramic particles to bond with electrically conductive ceramic particles on said corrosion resistant metal substrate.
상기 금속 기재의 표면상에 부착된 내부식성 코팅층, 및
상기 내부식성 코팅층의 전체 표면보다 작은 내부식성 코팅층의 표면의 일부분상에 부착된 전기 전도성 및 내부식성 물질
을 포함하는 금속계 부품.Metal substrates,
A corrosion-resistant coating layer adhered on the surface of the metal substrate, and
And an electrically conductive and corrosion resistant material adhered on a part of the surface of the corrosion-resistant coating layer smaller than the entire surface of the corrosion-
≪ / RTI >
상기 내부식성 코팅층은 0.001 마이크로미터 내지 10 마이크로미터 범위의 두께를 갖는 것인 금속계 부품.24. The method of claim 23 wherein said corrosion resistant coating layer comprises an alloy made of one of titanium, zirconium, niobium, nickel, chromium, tin, tantalum, silicon, metal nitride or metal carbide,
Wherein the corrosion resistant coating layer has a thickness in the range of 0.001 micrometer to 10 micrometer.
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